高校化学 物質の平衡状態と濃度

CH3COO- + H2O ⇄ CH3COOH + OH-(純粋に酢酸ナトリウムをいれて生成した酢酸イオンがとる平衡状態の式)の式から[CH3COOH]=[OH-]となぜ言えるのか分かりません。
例えば水にとある物質ABを入れてAB⇄A+＋B-が起こっているときには[A+]=[B-]にになりますが、最初からA+がいくらか含まれている水溶液にABを入れてAB⇄A+＋B-がおこってる場合って[A+]=[B-]にはなりませんよね？
OH-は元から水含まれているのになぜ[CH3COOH]=[OH-]になるんですか？
他にも、例えばCH3COOH ⇄CH3COO-＋H+ の時（純粋に酢酸を入れた)[CH3COO-]=[H+]とは言えませんよね？

No.2 ベストアンサー 回答者： Tacosan 回答日時： 2024/11/25 22:25

あたりまえだけど酢酸の濃度によって「水の電離平衡を無視できるかどうか」は変わる.

例えば, 「酢酸 99 % + 水 1 %」ならふつうに考えて水の電離平衡は無視できるって思うだろうし, あるいは「酢酸 1 ppb + 残り全部水」ならむしろ水の電離平衡が優勢になってしまう.

もちろん酢酸に限らず酸にしろ塩基にしろ全て同様で, だからこそ
pH 6 の水溶液を水で 100倍に希釈したら pH はいくつになるでしょうか
っていう (ある種の) 引っ掛け問題が成立する.

No.1 回答者： kuukun107 回答日時： 2024/11/25 16:38

この質問は平衡状態における化学種の濃度の関係についての理解を深めるために非常に重要です。

それでは、質問内容に沿って丁寧に説明します。

1. 酢酸イオンの平衡式について

与えられた反応は次の通りです：

\[
\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^-
\]

ここで、水は既にとを含んでいます。これは水の自己電離によるものです：

\[
\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-
\]

 の理由

この平衡系では、以下の条件を考慮します：

1.  と  は同時に生成される：
酢酸イオン () が水分子と反応して酢酸 () を生成するとき、必ず1つの  イオンが生成されます。反応式に基づき、1対1のモル比で生成するためです。
2. 元々の水の  は無視できる：
水の自己電離によって生じる  の濃度は非常に小さく（ mol/L）、酢酸ナトリウム溶液中で生じる  の濃度に比べて無視できる場合がほとんどです。したがって、平衡状態における  濃度は主に酢酸イオンの反応によるものになります。
3. 平衡の定義：
平衡状態では、特定の化学反応で生成される化学種の濃度比が反応式のモル比に従います。この場合、 と  は1対1で生成されるため、 となります。

2. 酢酸の電離のケースについて

次に、酢酸の電離についての例を考えます：

\[
\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+
\]

なぜ  なのか？

酢酸を純粋な水に溶かす場合、次の点を考える必要があります：

1. 水が既に  を含んでいる：
水中には自己電離によって既にごく少量の  が存在しています。これは、酢酸が電離して生じる  と合計されます。
2. 電離の程度（弱酸の特性）：
酢酸は弱酸であり、すべてが完全に電離するわけではありません。酢酸が電離することで生じる  と  は、必ずしも等しいわけではなく、平衡定数  に従います。
3.  の濃度の寄与：
電離によって生じた  は、既に存在している  mol/L と加算されるため、 と  は一致しません。

3. 結論

•  になる理由は、両者が1対1のモル比で生成されるためであり、水の元々の  濃度が無視できるからです。
• 一方で、 となるのは、水の自己電離による  の寄与や、弱酸の特性（電離度）によるものです。

上記は生成AIの解答です。
参考になれば幸いです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
要するに水の電離度はめっちゃ低いからそれで生じるOH-は無視していいってことなんですかね…？

お礼日時：2024/11/25 21:50